化妝品食品藥物等的乳化劑課件

1、模塊一 表面活性劑眼 影 指甲油香 水表面張力與表面活性當(dāng)任意兩相接觸時(shí), 兩相之間決非是一個(gè)沒有厚度的純幾何面,而是一個(gè)具有相當(dāng)厚度的過渡區(qū), 這一過渡區(qū)通常稱之為界面。若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。但由于歷史的原因, 這兩個(gè)概念常?；煊谩３Ｒ姷慕缑嬗校簹?液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。氣-液界面氣-固界面液-液界面液-固界面固-固界面（a）（b）表面活性劑分子疏水基團(tuán)親水基團(tuán)石蠟分子上沒有親水基，因此石蠟的HLB=0；油酸分子上只有一種弱的親水基羧基，其HLB=1聚乙二醇分子上完全是親水基，因此其HLB=20；所以對于非離子型表面活性劑，其HLB=020

2、；對于離子型表面活性劑，規(guī)定油酸鈉18，油酸鉀20,十二烷基硫酸鈉=40。 所以對于陰、陽離子型表面活性劑，其HLB=040；對于一些非離子型表面活性劑，Griffin給出了一些經(jīng)驗(yàn)公式： 對于多元醇脂肪酸酯，其公式為： 式中： S酯的皂化值； A脂肪酸的酸值。對于聚氧乙烯非離子型表面活性劑，其公式為： 式中： E活性劑分子中氧化乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。這些計(jì)算都不準(zhǔn)確，現(xiàn)在用了一些試驗(yàn)的方法，如乳化法等。在表面活性劑有關(guān)書籍或手冊中可以查到某活性劑的HLB。把表面活性劑的結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，每個(gè)基團(tuán)對HLB值均有各自的貢獻(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)測得各基團(tuán)對HLB值的貢獻(xiàn)，稱做“基團(tuán)數(shù)”，其中親水基的為正值，親

3、油基的為負(fù)值，然后，將各親水、親油基的HLB基團(tuán)數(shù)代入下式中，即可計(jì)算出離子型表面活性劑的HLB值?；旌媳砻婊钚詣┑腍LB值 當(dāng)多種表面活性劑混合時(shí)，其HLB值具有加合性，即有：式中，Wi、HLBi分別為混合表面活性劑中i組分的質(zhì)量和百分比濃度。表面活性劑的HLB與應(yīng)用的對應(yīng)關(guān)系 表面活性劑概述表面活性劑在水中的性質(zhì)HLB用 途 不分散02W/O型乳化劑4分散不好6不穩(wěn)定乳狀分散體8潤濕劑穩(wěn)定乳狀分散體10半透明至透明的分散體12洗滌劑O/W型乳化劑透明溶液1416增溶劑18甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖磷脂的內(nèi)鹽部分具有親水性，脂肪酸長鏈烴基部分具有疏水性，因此磷脂是天然的表面活性劑，它在生物體內(nèi)能使

4、油脂乳化，有助于油脂的運(yùn)輸、消化和吸收。表面活性劑一詞來自英文Surfactant。它實(shí)際上是短語Surface（表面） Active（活性） Agent（添加劑）的縮合詞。表面活性劑是這樣一種物質(zhì)，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率。在一定濃度以上的溶液中形成分子有序組合體，從而具有一系列應(yīng)用功能。 降低表面張力為正吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于其在溶液本體中的濃度 此溶質(zhì)為表面活性物質(zhì) 增加表面張力為負(fù)吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度小于其在溶液本體中的濃度 此溶質(zhì)為表面惰性物質(zhì) 溶入少量就能顯著降低表面張力的物質(zhì)也稱表面活性物質(zhì)或表面活性劑。表面活性劑分類表面活性劑分

5、子非極性烴鏈（疏水）極性基團(tuán)（親水）硬脂酸陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活性劑按離子類型陽離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3伯胺鹽 R-NH3 季銨鹽 CH3 |例如 C16H33-N+-CH3Br | CH3 十六烷基溴化銨(俗稱1631)吡啶鹽 例如 C12H25(NC5H5)+兩性表面活性劑R-N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸

6、型 CH3 |R-N+-CH2COO-H 甜菜堿型 | CH3 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗滌性能良好，常作為特殊洗滌劑(2)甜菜堿型 CH3 R-N+-CH2COO- CH3 去污力強(qiáng)，對纖維有保護(hù)作用-由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有許多優(yōu)異性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，對酸堿和多種金屬離子都比較穩(wěn)定，具有抗靜電、殺菌、防腐蝕等使用性能，特別是其極低毒性和無刺激性以及良好的生物降解性能，使其在日用化學(xué)品應(yīng)用中前景廣闊。同時(shí)在紡織、印染、化纖、除銹方面都有相當(dāng)用途。R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷

7、基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗稱平平加系列，具良好濕潤性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗稱 OP系列，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化性能強(qiáng)(4) 多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span類 及 Tween類表面活性劑即屬此類；具有低毒的特點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及生化實(shí)驗(yàn)(3) 聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡劑、增粘劑 非離子型表面活性劑穩(wěn)定性高，不易受

8、強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽類存在的影響，也不易受酸堿的影響；與其它類型表面活性劑的相容性好；在水及有機(jī)溶劑中皆有良好的溶解性能，具有良好的乳化、潤濕、滲透性、以及起泡、洗滌、穩(wěn)泡、抗靜電等作用，且無毒； 廣泛用作紡織業(yè)、化妝品、食品、藥物等的乳化劑、消泡劑、增稠劑，以及醫(yī)療方面的殺菌劑以及洗滌、潤濕劑等。表面活性的表征通常用加入表面活性劑后溶液表面張力的降低及其形成膠團(tuán)的能力（膠團(tuán)化能力）來表征。溶液表面張力降低包含：溶液表面張力降低的效率和溶液表面張力降低的能力兩方面；膠團(tuán)化能力用臨界膠束濃度表示。表面活性劑的基本功能一、在表面（界面）吸附成膜（一般是單分子膜）；二、在溶液內(nèi)部自聚，形成多種類型的分子有

9、序組合體。 從這兩種基本功能出發(fā)，衍生出表面活性劑的其它多種應(yīng)用功能。膠束的形成 兩親分子溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會互相吸引，從而使得分子自發(fā)形成有序的聚集體，使憎水基向里、親水基向外，減小了憎水基與水分子的接觸，使體系能量下降，這種多分子有序聚集體稱為膠束。膠束臨界膠束濃度 CMC Critical Micell Concentration表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。（a）是極稀溶液，界面上沒聚集很多的表面活性劑，空氣

10、和水直接接觸，水的表面張力下降不多，接近于純水的狀態(tài)。b）濃度相對升高，很快地聚集到水表面上，即表面吸附量大為增加、空氣和水的接觸相對減少，水表面張力下降（c）表面活性劑濃度逐漸升高，表面活性劑毫無間隙地密集于液面上，形成了單分子吸附膜。空氣與水處于完全隔離狀態(tài)，表面吸附達(dá)飽和。在溶液內(nèi)部，增加表面活性劑,先是三三兩兩以疏水基互相靠攏，形成球形膠束的最初形式。水表面張力急劇下降。膠束結(jié)構(gòu)示意圖臨界膠束濃度(critical micelle concentration) 臨界膠束濃度簡稱CMC 表面活性劑在溶液中開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 在CMC附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會

11、出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，如表面張力、電導(dǎo)率、去污能力等.可以利用測定表面張力，電導(dǎo)率等方法達(dá)到測定臨界膠束濃度目的; 表面活性劑水溶液其濃度只有稍高于其CMC值時(shí)，才能充分顯示其作用。CMC球形膠束隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。棒狀膠束層狀膠束膠束的作用乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用1 消毒殺菌2 腈綸勻染劑3 抗靜電劑4 礦物浮選劑5 相轉(zhuǎn)移催化劑織物柔軟劑分散劑食品加工印染金屬加工電鍍采礦采油潤濕作用乳化作用分散作用起泡與消泡增溶作用洗滌作用肥皂、洗滌劑化妝品食品加工紡織工業(yè)金屬加工石油、建筑功能應(yīng)用潤濕作用潤濕是固體表面與液體接觸時(shí)，原來的固相-氣相界

12、面消失，形成新的固相-液相界面的現(xiàn)象。 接觸角的示意圖：Young方程（楊氏方程）:lsgANMs-ls-g l-g 接觸角越小，潤濕和滲透作用越好；90不潤濕 10.110.050.1 陰離子多元醇非離子陽離子抗靜電作用 表面活性劑的抗靜電機(jī)理：1 摩擦帶電部分 表面電荷的逸散摩擦生電是由于在局部表面存在的物質(zhì)之間發(fā)生電子移動(dòng)；電荷的逸散與表面活性劑的吸附量和吸濕性有關(guān)；可用已吸濕的水分為介質(zhì)的離子移動(dòng)引起電荷的移動(dòng)來解釋；具有抗靜電作用的表面活性劑稱為抗靜電劑； 疏水基吸附在物體表面，親水基趨向空氣形成一層親水性膜，由于單分子膜可降低合成纖維的摩擦系數(shù)從而難以產(chǎn)生靜電； 親水性膜吸收空氣中

13、的水分，因此好像物體表面多了一層水層，產(chǎn)生的靜電易于傳遞到大氣中，從而降低了物體表面的電荷；2 表面活性劑抗靜電原理在于：殺菌作用定義：能與蛋白質(zhì)發(fā)生作用的一類表面活性劑；殺菌機(jī)理：首先表面活性劑吸附于菌體，然后浸透菌體的細(xì)胞膜并破壞之； 以陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑為主；如烷基二甲基芐銨鹽，烷基三甲基銨鹽、聚氨基單羧酸類等；帶芐基的季胺氯化物；改變烷基的碳原子數(shù)，殺菌力會有很大的改變，一般以1214為宜，10的水溶液的殺菌力大于苯酚5070倍；勻染作用 在印染工業(yè)中，以達(dá)到均勻染色為目的的表面活性劑稱為勻染劑；達(dá)到均勻染色的兩種途徑：降低染色速度，使染料分子與纖維緩慢接觸； 對已發(fā)生不勻染色的織物，能使深色部分的染料分子向淺色部分遷移，稱為“移染”（1）親纖維勻染劑 表面活性劑與纖維的吸附親和力較大，染料只能在勻染劑后追蹤，延長染色時(shí)間達(dá)到緩染的目的，在染色工藝完成后，染料不能再移動(dòng)。（2）親